微生物如何主宰洞穴？

贺秋芳

洞穴虽然是人类文明的起点，但微生物才是洞穴环境的主宰者，它们不仅对洞穴的形成、生长、生态具有决定性的作用，也为地球上早期的生命探测、如今的一些新药开发起到了重要作用。

微生物在哪里？

洞穴系统各部分都广泛分布着数量众多的微生物，其含量达到每立方厘米106 个细胞以上。洞穴中生长的微生物包括古细菌、细菌、藻类、真菌、放线菌，其中，洞穴内的光照强度、酸碱度、湿度、温度、含氧量等的差异决定了其中微生物种类和数量的差异。

洞穴环境的变化决定了洞穴中微生物的种类和数量，也决定着洞穴生态链结构和营养传递过程。不仅如此，科学家还发现多种微生物的矿化作用参与了洞穴中溶蚀和沉积形态的构成，也是洞穴中生物成矿的主要参与者。

硫氧化细菌，微观世界的布景大师

硫氧化细菌是典型的化能自养细菌，它们将封闭洞穴中的单质硫氧化成硫酸，并将此作为能量供给洞穴中的其他生物。更重要的是，这些硫酸可以强烈地溶蚀洞穴围岩中的碳酸岩，帮助洞穴完成“生长”。有科学家认为，美国列楚基耶洞和墨西哥光明洞等，主要是由微生物溶蚀作用造成的。而与之相反，蓝细菌、假单胞菌、芽孢杆菌以及泉古菌门的多种微生物，能通过改变微环境酸碱度或者提供结核等方式，诱导或直接形成碳酸钙结晶。这些碳酸钙结晶构成了常见的石笋、钟乳石、石花、鹅管石、卷曲石等。

硝化细菌，火药的发明它也有功劳

洞穴中硝化细菌将土壤渗透水和蝙蝠、鼠类、雨燕等动物粪便中的氮转化为硝酸盐，然后在干燥的洞道中积累形成硝石土。硝石土是古代人类提炼和采集硝酸盐矿的重要来源，重庆金佛山金佛洞中就留下了很多古人采盐熬硝的遗迹，见证了中国古代制造黑火药的久远历史。

而且，洞穴中还存在一类细菌可以氧化铁和锰元素，生成铁锰结壳（处于岩石表面厚达数毫米到数厘米的坚硬表层）。尤其在降雨较少的季节，这类微生物会在洞穴碳酸盐沉积物的表面形成一层黑黄色的结皮，构成了你现在看到的浅黄、棕黄、棕黑到黑色的洞穴奇观。

目前，世界上还有90%左右的洞穴人类尚未踏足，黑暗洞穴中的这些生命与光明中的生命截然不同，它们是有趣而多样的。至于它们是如何适应这残酷而且变化多样的洞穴环境，则是留给人类的未解之谜。